1、摄影测量与遥感,讲授人：罗德安,培训内容,理论基础 摄影测量与遥感 航空摄影测量基础 案例,第一部分：摄影测量与遥感,概述,利用摄影手段获取目标物的影像数据，研究影像的成像规律，对所获取影像进行量测、处理、判读，从中提取目标物的几何的或物理的信息，并用图形、图像和数字形式表达测绘成果的学科。它的主要研究内容有：获取目标物的影像，对影像进行处理，将所测得的成果用图形、图像或数字表示。摄影测量学包括航空摄影、航空摄影测量、地面摄影测量等。 摄影测量主要的摄影对象是地球表面，用来测绘国家各种基本比例尺的地形图，为各种地理信息系统与土地信息系统提供基础数据。,考试内容,重点内容：围绕4D测绘产品的生产
2、，掌握数字摄影测量、基本掌握遥感图像处理，重点掌握航空、航天影像获取、处理以及4D生产技术流程和规定。 数据获取：测绘航空摄影、卫星影像、LiDAR 航测外业：像控点布设、选刺及测量，外业调绘 航测内业：摄影测量三个发展阶段，4D测绘产品的数字摄影测量方法，重点掌握DEM、DOM 测绘产品：4D测绘产品标准,摄影测量分类,航空摄影测量,航空摄影测量是将摄影机安装在飞机上，对地面摄影，这是摄影测量最常用的方法。摄影时飞机沿预先设定的航线进行摄影，相邻影像之间必须保持一定的重叠度称为航向重叠，一般应大于60%，互相重叠部分构成立体像对。完成一条航线的摄影后，飞机进入另一条航线进行摄影，相邻航线影像
3、之间也必须有一定的重叠度，称为旁向重叠，一般应大于20%。 利用航空摄影测绘地形图，比例尺一般为1:5万、1:1万、1:5千、1:2千、1:1千、1:500等。其中1:5万、1:1万为国家、省级基本地形图，它们常用于大型工程(如水利、水电、铁路、公路)的初步勘测设计，1:2千、1:1千、1:500是主要应用于城镇的规划、土地、房产管理，1:5千、1:2千一般为大型工程设计用图。,航空摄影仪,航空摄影测量所用的是一种专门的大幅面的摄影机，称为航空摄影机，影像幅面一般为230 mm230 mm， 21世纪以来，大幅面的数码航空摄影机开始得到广泛的应用，下图为数码航空摄影机UCX与由测绘研究院研制的
4、SWDC4。随着数码技术与数字摄影测量的发展，大幅面的数码航空摄影机将逐步替代传统的光学航空摄影机。,航天摄影测量,随着航天、卫星、遥感技术的发展而发展的摄影测量技术，将摄影机（称为传感器）安装在卫星上，对地面进行摄影。特别是近年来高分辨率卫星影像的成功应用，它已经成为国家基本图测图、城市、土地规划的重要数据源。 用于航空、地面摄影的摄影机一般多为框幅式的(frame camera)，每次摄影都能得到一帧影像；但是在卫星上应用的多数是由CCD组成的线阵摄影机，如下图所示，即每一次只能得到一行影像。,航天摄影测量,目前常用的卫星影像及其相应的测图与地图更新比例尺:,摄影测量发展阶段,模拟, 50
5、年代前 解析, 50年代至90年代 数字摄影测量, 90年代后,考试内容1,l.根据项目要求确定的成图方法选择坐标系统和高程基准，确定分幅及编号方法，确定基本等高距，确定成图的平面和高程精度。,坐标系统及分幅,平面坐标系采用国家统一的平面坐标系或依法审批通过的地方坐标系，高程基准采用国家统一的高程基准。 分幅及编号按国家基本比例尺地图图式的相关要求进行。,等高距选择,基本等高距应依据地形类别和用图的需要按表1规定选用。当基本等高距不能显示地貌特征时，应加绘半距等高线；平坦地区，根据用图需要可以不绘等高线，仅用高程注记点表示,等高距选择,高程注记点一般应选择在明显地物或 地形点上，其密度大约控制
6、在图上每100cm2内520个。 数字化成图的精度要求为最大误差不应超过两倍中误差，对林区阴影覆盖区等困难地区的平面中误差可以放宽1/2。 对于不同比例尺成图，内业加密点和地物点对最近野外控制点的图上点位中误差不得大于下表的规定：,等高距选择,内业加密点、高程注记点和等高线对最近野外控制点的高程中误差不应大于下列表的规定:,等高距选择,内业加密点、高程注记点和等高线对最近野外控制点的高程中误差不应大于下表的规定:,等高距选择,考试内容2,2.根据项目要求确定的测区，进行摄区划分，提出满足成图要求的影像质量要求及摄影比例尺，获取影像资料;确定对影像资料进行辐射分辨率调整和整体匀色的技术要求，确定
7、影像资料的处理方法。,航摄比例尺,航摄比例尺应根据不同摄区的地形特点，在确保测图精度的前提下，本着有利于缩短成图周期、降低成本、提高测绘综合效率的原则在下表的范围内选择选择。,航摄分区的划分原则,a)分区界线应与图廓线相一致;b)分区内的地形高差不得大于四分之一航高（以分区的平均高度平面为基准面的航高)。 c)在地形高差许可且能够确保航线的直线性的情况下，航摄分区的跨度应尽量划大，同时分区划分还应考虑用户提出的加密方法和布点方案的要求; e)当地面高差突变，地形特征差别显著或有特殊要求时，可以破图幅划分航摄分区。,航摄影像的质量,航摄影像的质量原则上应满足下列要求： 能够正确地辨认出航摄底片上
8、各种地物的影像； 航测加密和测图中，测绘仪器系统中的侧标能够精确地照准地物影像的边缘或中心； 能够精确地测绘出被摄物体的轮廓以便正确量测地物大小和面积。注：影像质量须符合国家的相应规范，在后续的航空摄影中还有叙述。,辐射校正,由于遥感图像成像过程的复杂性，传感器接收到的电磁波能量与目标本身辐射的能量是不一致的，这是因为传感器输出的能量中包含了由于太阳位置和角度条件、大气条件、地形影响和传感器本身的性能等所引起的各种失真。为了正确评价目标的反射及辐射特性，必须对这些失真加以校正或消除。传感器的输出能量E除了与地物本身的反射和发射波谱特性有关外，还与传感器的光谱响应特性、大气条件、光照情况等因素有
9、关。因此遥感图像的辐射误差主要包括三个方面:1）传感器本身的性能引起的辐射误差； 2）地形影响和光照条件的变化引起的辐射误差； 3）大气的散射和吸收引起的辐射误差。,传感器性能引起的辐射误差,由光学系统的特性引起的辐射误差校正 光学摄影机内部辐射误差主要是由镜头中心和边缘的透射光的强度不一致造成的。 由光电转换系统的特性引起的畸变校正 在扫描方式的传感器中，传感器接收系统收集到的电磁波信号需经光电转换系统变成电信号记录下来，这个过程也会引起辐射量的误差。光电扫描仪的内部辐射畸变主要有两类:一类是光电转换误差;另一类是探测器增益变化引起的误差。卫星接收站地面处理系统通常采用楔校准模型和增益校准模
10、型，对卫星图像进行处理，以消除传感器的光电转变辐射误差和增益变化的误差。由于光电变换系统的灵敏度特性通常有很高的重复性，所以可以定期地在地面测量其特性，根据测量值可对其进行辐射畸变校正。,太阳位置引起的辐射误差校正,太阳位置主要是指太阳高度角和方位角，如果太阳高度角（太阳入射光线与地平面的夹角）和太阳方位角（太阳光线在地面上的投影与当地子午线的夹角）不同，则地面物体入射照度就发生变化。太阳高度角引起的辐射误差校正是将太阳光线倾斜照射时获取的图像校正为太阳光线垂直照射时获取的图像。 太阳方位角的变化也会改变光照条件，它也随成像时间、季节、地理纬度的变化而变化。太阳方位角引起的图像辐射值误差通常只
11、对图像细部特征产生影响，它可以采用与太阳高度角校正相类似的方法进行处理。由十太阳位置的影响，在图像上会产生阴影。,太阳位置引起的辐射误差校正,C . 一般情况下，图像上地形和地物的阴影是难以消除的，但是多光谱图像上的阴影可以通过图像之间的比值予以消除或减弱。比值图像是用同步获取的相同地区的任意两个波段图像相除而得到的新图像。阴影的消地物辐射而引起的影像灰度值的误差，有利于提高定量分析和自动识别的精度。,地形起伏引起的辐射畸变校正,太阳光线与地表作用后再反射到传感器的太阳光辐射亮度与地面倾斜度有关。当地形倾斜时，经过地表扩散、反射再入射到传感器的太阳光辐射亮度就会依倾斜度而变化。地形坡度引起的辐
12、射校正方法需要有影像对应地区的DEM数据，校正较为麻烦，一般情况下对地形坡度引起的误差不做校正。另外，对消除了光路辐射成分的图像数据，此项校正也可采用波段间的比值方法来进行校正。,大气辐射校正,进入大气的太阳辐射会发生反射、折射、吸收、散射和透射，其中对传感器接收影响较大的是吸收和散射。由于大气对辐射的吸收和散射作用，使得原信号的强度减弱了，该辐射经地面反射到传感器时又要经历一次衰减。同时，大气的散射光也有一部分直接或经过地物反射进入到传感器，这两部分辐射又增强了信号，但却不是有用的。其中大气散射光经地物反射以及反射路径上的大气吸收后，被传感器接收的辐射能较小，基本上可以忽略不计。然而还有相当
13、部分的大气散射光未经地面反射和大气吸收，而直接被传感器接收，这种辐射被称之为程辐射，它被传感器接收的辐射能较大。大气散射的影响降低了图像的对比度，精确的大气校正需要找出每个波段像元亮度值与地物反射率的关系。为此需得到卫星飞行时的大气参数，以求出大气透过率等因子。如果不通过特别的观测，一般很难得到这些数据，所以，通常采用一些简化的处理方法，即去掉上述影响因素中的程辐射。,基于地面场地数据或辅助数据进行辐射校正,在遥感成像的同时，同步获取成像目标的反射率，或通过预先设置已知反射率的目标，把地面实况数据与传感器的输出数据进行比较，来消除大气的影响。这里假设地面目标发射率与传感器所获得的信号之间属于线
14、性关系。将地面测定的结果与卫星图像对应像兀的亮度值进行回归分析，其回归方程为：设bR=La为地面实测值，该值未受大气影响，则L=a+La，a为大气影响。所以a=L-La ，校正公式为：LG=L-a.图像中的每一像元亮度值均减去a，以获得成像地区大气校正后的图像。由于遥感过程是动态的，在地面特定地区、特定条件和一定时间段内测定的地面目标反射率不具有普遍性，因此该方法仅适用十包含地面实况数据的图像。,利用波段特性进行大气校正,严格地说，程辐射度（大气散射光经地物反射以及反射路径上的大气吸收后，被传感器接收的辐射能较小，基本上可以忽略不计。然而还有相当一部分散射光未经地面反射和大气吸收，而直接被传感
15、器接收，这种辐射被称之为程辐射，传感器接收的辐射能较大，它被程辐射）的大小与像元位置有关，随大气条件、太阳照射方向和时间变化而变化，但因其变化量微小而忽略。可以认为，程辐射度在同一幅图像的有限面积内是个常数，其值的大小只与波段有关。一般来说，程辐射度主要来自米氏散射，即散射主要发生在短波波长，其散射强度随波长的增大而减小，而红外波段基本上接近十零。把近红外波段最为无散射影响的标准图像，通过对不同波段图像的对比分析来计算大气影响。根据这种原理，一般有两种大气辐射的校正方法:直方图法和回归分析法。,匀光技术,色调调整与影像镶嵌 ：镶嵌前应保证片与片之间、图幅与图幅之间的影像色调基本一致。特别是彩色
16、影像（包括真彩色、彩红外等）必须根据需要进行局部色彩纠偏，以保持整体色彩效果的统一。 相邻模型影像的镶嵌，应注意拼接线的选择： 一般以控制点连线为拼接线; 为避免地物影像分割(如高大建筑物)失去完整性，以控制点连线为中心线的1 cm范围内选择拼接线; 影像镶嵌后不能造成影像重影。,考试内容3,3.根据项目要求和影像资料情况，实施航空摄影测量的航区划分、像控点布设、像控点选刺及测量和外业调绘等工作。,像控点布设,根据地形条件、摄影资料及信息处理的方法不同，像控点的布设方案也不同。像片控制点的一般应满足下列条件:a)像片控制点的目标影像应清晰，易于判读;目标条件与其他像片条件矛盾时应着重考虑目标条
17、件;b)布设的控制点应能公用;c)控制点距像片边缘不应小于1cm (18cm X 18cm像幅)或1. 5cm (23cm X23cm)，综合法成图的控制点距航向边缘不应小于上述规定的1/2;d控制点距像片的各类标志应大于1mm;,像控点布设,e)控制点应选择在旁向重叠中线附近，离开方位线的距离应大于3cm (18cmX 18cm像幅)或5cm (23cmX23cm)，旁向重叠过大时，可大于2cm (18cm X 18cm像幅)或3cm (23cmX23cm);因旁向重叠较小，使相邻航线的点不能公用时，应分别布点，两点裂开的垂直距离在像片上不能大于2cm;f)位于自由图边、待成图边以及其他方法
18、成图的图边控制点，应布设在图廓线外4mm以上。按布网方式来划分，像片控制点的布设方案一般可分为航线网布点、区域网布点、特殊情况布点等;按像控点布设的作业方式，可分为全野外布点和非全野外布点。不同的像片控制点布设方案，要求又各不相同。,像控点选刺,野外像控点，无论是平面点、高程点或平高点，均要求选择在明显目标点上，像片刺点精度是保证测量的情况下，像片比例尺小于成图比例尺较多时更为重要。航摄像片上平面点和平高点的刺孔偏离误差，不得大于像片上的 0.1 毫米，高程点如选在明显目标点上，则要求相同；高程点如选在山顶和鞍部等不易刺准的地方，应借助于立体观察，尽量准确刺出。对于每个像控点，一般只需要在一张
19、像片上刺孔，因此，应在相邻两航线的所有相邻像片中，选出像控点附近影像最清晰的一张像片进行刺点。像控点如果照顾图幅布设时，相邻图幅公用的点必须在邻图幅的一张像片上转刺。,像控点选刺,像控点的刺孔要小，刺孔直径最大不得超过0. 2毫米。刺孔要透亮，因此要选用细直而坚硬的针刺，垫上较硬的垫板轻轻刺出。如果不小心刺偏或判错，不允许在同一张像片上重刺，以免出现双孔、多孔和薄膜剥落等现象，这时应挑选一张相邻像片，重新仔细刺点，原像片作废。 刺点目标在像片上的影像应与实地形状一致，确认其没有变动后方可刺点。确认像片上微小目标的最好方法是在实地审定，目标在实地可能变动的范围应不大十 0. 4米。房角、水泥电杆
20、，在l:2000图中是比较理想的目标，只是外业联测时需用交会或引点。 刺点目标在像片上的影像轮廓必须清晰、几何形状必须规整，单靠目视观察很难达到精度，平地需要放大镜，山地、丘陵地需用立体镜对像片辨认和刺孔。严格禁止远距估计刺点、回忆刺点、以及回驻地后再画略图等。,像控点选刺,在像片控制点野外选刺的同时，还需将测区内所有国家等级的二角点和水准点、图根点等刺出。但是，这些点通常属十不明显目标，当不能准确刺出时，不要勉强刺点，有时可用调绘不明显目标的方法刺出其位置。刺点工作由一人在现场完成后，必须由另一人到现场检查，刺点者和检查者均需签名，并签注口期，对于自由图边的像控点，则要求专职检查人员到现场检
21、查，确实无误时，签注姓名、口期、以示负责。,野外调绘,野外调绘目前仍然是大比例尺航测成图的常用方法。在确定调绘面积及选择调绘路线后，利用航摄像片对地形图各要素调绘，如对居民地、工业矿区设施及管线、道路、行政区、水系、植被、地貌等要素进行调绘。主要注意以下几个方: 一是掌握目视解译特征，作到准确解译和描绘; 二是正确掌握综合取舍的原则，综合合理，取舍恰当； 三是掌握地物地貌属性、数量特征和分布情况，依据图式的说明和规定，正确运用统一的符号、注记描绘在像片上。航区划分、像控点布设、像控点选刺及测量和外业调绘等工作的具体要求可参见国家航空摄影测量相关规范(GB/T 6962, GB/T 15661,
22、 GB/T 7931, GB/T 12341等)，这里不做详细介绍。,考试内容4,4.根据项目要求，对数字线划图（DLG）、数字高程模型(DEM)、数字正射影像图(DOM)和数字栅格地图(DRM)的生产提出成图技术要求，实施解析空中三角测量、内业测图和编辑等工作，并进行质量管理。,数字高程模型,数字高程模型是我国基础地理信息数字产品的重要组成部分之一。DEM按格网类型可分为规则格网DEM和不规则格网DEM，目前较为常用的是规则格网的数字高程模型。规则格网DEM可分为一级、二级、三级三个等级，分别用代号A,B, C表示;不规则格网DEM同样分为一级、二级、三级三个等级，分别用代号1,2, 3表示
23、。数字高程模型技术指标主要有空间定位参考系和精度。数字高程模型的定位参考系可按GB/T 18315执行。DEM的精度指标要满足基础地理信息数字产品测绘行业标准CH/T 1008的规范要求。表5是1: 10000, 1: 50000数字高程模型的技术指标,数字高程模型,森林等隐蔽地区的高程中误差可按表5中规定的高程中误差的1.5倍计算，DEM内插点的高程精度按格网点精度的1. 2倍计算。高程中误差的2倍为采样点数据最大误差限。,数字高程模型,对DEM的技术要求主要有以下几个方面: DEM按GB/T 13989规定的图幅内图廓线范围，向四边扩展（图上约10mm)以矩形覆盖范围为单位提供数据;规则格
24、网DEM数据存储时，应按由西向东，由北向南的顺序排列;应与相邻DEM接边，接边后不应出现裂缝现象，重叠部分的高程值应一致;规则格网DEM产品可由不规则格网DEM内插生成，生成的规则格网DEM应归类于相应等级的规则格网DEM系列中;小比例尺的DEM可以由大比例尺DEM重采样生成，生成的DEM应归类于一级产品系列;起止格网点是规则格网DEM的重要定位参考点，应正确确定，要根据格网坐标系的不同(大地坐标、高斯平面坐标)选择合适的方法计算起止格网点坐标;数字高程模型应包含元数据，元数据内容及填写规则按CH/T 1007执行。关十DEM的详细成图技术要求可参照CH/T 10080。,数字正射影像,数字正
25、射影像也是我国基础地理信息数字产品的重要组成部分之一。DOM的技术指标主要有空间定位参考系，成图精度，影像地面分辨率，灰阶(辐射分辨率)，波段以及接边误差等。DOM产品的空间定位参考系及影像图的平面位置中误差，应符合相同比例尺数字地形图产品的相关规范。其余技术指标因DOM的比例尺不同而异。下表是l:1万和1: 5万比例尺DOM的技术指标:,数字正射影像的相关质量和技术要求,整个图幅内及整个基础地理信息数据库中的图像都应反差适中，色调均匀，经过镶嵌的数字正射影像图，其镶嵌边处不应有明显的灰度改变。 应与相邻数字正射影像图接边，接边误差不应大于表2的规定，接边后不应出现影像裂隙或影像模糊现象。 用
26、于数字正射影像图影像几何纠正的数字高程模型应满足数字高程模型的相关精度要求。无符合精度要求的DEM时，也可选用精度放宽一倍的DEM进行影像纠正。 数字正射影像图图廓整饰内容和样式按遥感影像平面图制作规范的相关规定执行。 数字正射影像图的图廓整饰及注记部分可以矢量或栅格文件的形式存贮或分层存放. 数字正射影像图产品应包含元数据，元数据内容及填写规则按基础地理信息数字产品元数据的有关规定执行。 数字正射影像图产品应在数据体文件头或单独的文件中包含影像的定位点信息。关于DOM的详细成图技术要求可参照CH/T 10090,数字栅格地图,数字栅格地图(DRG)可用模拟地图经扫描、几何纠正及色彩归化等处理
27、后形成，也可是矢量数据格式的地图图形数据转换而成，是我国基础地理信息数字产品的重要组成部分。DRG按颜色可以分为单色和彩色两类，分别用代号D, C表示。DRG的技术指标主要有空间定位参考系、分辨率、精度和图形、色颜质量及数据的格式等。 DRG要包含相同比例尺地形图上全部内容和元数据。DRG产品的平面坐标系、高程基准可按GB/T 18315执行。DRG的平面精度要求为:图廓点坐标值偏差不大于一个像元，图廓尺寸与理论尺寸之差不得大于表4-3规定。,数字栅格地图,地物点对最近野外控制点的图上点位中误差不得大于表4-4规定。,高程点、等高线对最近野外控制点的高程中误差不得大于表4-4规定，各中误差的2
28、倍为限差。,数字栅格地图质量要求,图形、色颜质量的要求是图形应清晰，无发糊虚断现象。如为彩色，色彩应统一，色值应正确。DRG的数据格式按GB/T 17798执行。DRG的技术要求主要有图幅范围及分幅编号、数据源、扫描分辨率、数据处理、元数据等方面。不同比例尺DRG的产品范围不同，1: 10000DRG产品范围为经差3 45 “、纬差2 30”，1: 50000DRG产品范围为经差15 00“、纬差10 00“。 DRG对数据源的要求为:a)用于扫描的地形图资料其地图图廓尺寸、空间定位参考系符号要求;采用最新出版的地图，具有较强现势性;尽量选用图面平整、无折痕、无黄斑，图形、注记完整，线划清晰、
29、各色套合良好的地形图作为扫描底图。用于栅格化的数字地形图，要素须完整，并具有较强现势性；b)用于补充更新DRG数据产品的资料或相关信息(如数字影像图等)应具有较强的现势性，成图或数据采集日期不超过二年。DRG扫描分辨率参数应不低于400dpi，以400-600dpi为宜。对于扫描的数据必须进行地理定位、全图按内图廓逐公里格网采用双线性变换或多项式变换进行几何纠正，并应进行去噪处理、图形虚断编辑处理、色彩归化处理等。DRG产品应包含元数据，元数据内容及填写规则按CH/T 1007执行。,数字栅格地图质量要求,图形、色颜质量的要求是图形应清晰，无发糊虚断现象。如为彩色，色彩应统一，色值应正确。DR
30、G的数据格式按GB/T 17798执行。DRG的技术要求主要有图幅范围及分幅编号、数据源、扫描分辨率、数据处理、元数据等方面。不同比例尺DRG的产品范围不同，1: 10000DRG产品范围为经差3 45 “、纬差2 30”，1: 50000DRG产品范围为经差15 00“、纬差10 00“。 DRG对数据源的要求为:a)用于扫描的地形图资料其地图图廓尺寸、空间定位参考系符号要求;采用最新出版的地图，具有较强现势性;尽量选用图面平整、无折痕、无黄斑，图形、注记完整，线划清晰、各色套合良好的地形图作为扫描底图。用于栅格化的数字地形图，要素须完整，并具有较强现势性；b)用于补充更新DRG数据产品的资
31、料或相关信息(如数字影像图等)应具有较强的现势性，成图或数据采集日期不超过二年。DRG扫描分辨率参数应不低于400dpi，以400-600dpi为宜。对于扫描的数据必须进行地理定位、全图按内图廓逐公里格网采用双线性变换或多项式变换进行几何纠正，并应进行去噪处理、图形虚断编辑处理、色彩归化处理等。DRG产品应包含元数据，元数据内容及填写规则按CH/T 1007执行。,数字地图的生产与技术方法,地形图数据库的数据基础就是数字线划地图DLG、数字高程模型DEM、数字正射影像DOM和数字栅格地图DRG，以上这4种数字地图产品被简称为地图4D产品(图6-18) 。,数字地图的生产与技术方法,20世纪90
32、年代以来，随着RS与GIS技术发展，形成了新的数字制图的生产技术。它是以栅格数据为主，兼容矢量数据，综合利用多种数据源，在GIS支持下实现多重信息高精度空间配准和变化生成的多种数字地图系列产品的系统技术。目前，我国就4D产品的生产已经建立起了一整套比较完整且规范化的生产技术与工艺流程，下面就分别对4D产品的规模化和规范化生产技术和工艺流程作简要介绍。,数字栅格地图DRG的生产与技术方法,数字栅格地图DRG是现有纸质地形图经计算机处理后得到的栅格数据文件。每一幅地形图在扫描数字化后，经几何纠正，并进行内容更新和数据压缩处理，彩色地形图还应经色彩校正，使每幅图像的色彩基本一致。数字栅格图在内容、几
33、何精度和色彩上与国家基本比例尺纸质地形图保持一致。它可以作为背景图，用于其他专题数据的参照和修测其他与其相关的信息;也可用于DLG的数据采集、评价和更新及与DEM, DOM等数据集成使用，从而提取、更新地图数据和派生出新信息。DRG的基本生产技术方法有两种:,数字栅格地图DRG的生产与技术方法,(1)地形图扫描法地形图扫描法是将印刷地形图或分版二底图进行扫描，生成数字栅格图像，然后对栅格数据进行图幅定向、几何纠正，编辑处理或色彩归化等处理生成的栅格数字地图。根据资料来源的不同又可分为直接法和叠合法。所谓直接法是指对纸质印刷地形图进行彩色(或黑白)扫描，然后进行几何校正、色彩归化(或二值化)等处
34、理，最后生成DRG。而叠合法则对分版二底图分别进行扫描，分别进行几何校正、色彩归化，然后按坐标进行叠合生成数字栅格地图。叠合法除分版处理和数据叠合之外，生成单个二底图版的要求与工艺和直接法相同。图6-19是用直接法生产DRG的工艺流程图。(2)转换法转换法是将数字线划地图(DLG)数据按照图式要求符号化，并设定DRG生产规定颜色，然后进行矢量一栅格数据转换，生成DRG。这种方法在实际生产中很少采用。,数字栅格地图DRG的生产与技术方法,数字线划地图DLG的生产与技术方法,数字线划地图的生产方法有如下3种主要形式: (1)基于地形图扫描矢量化法这是目前最主要的获取数字划线地图的方法。其基本方法就
35、是将地形图扫描后，经过图幅定向、几何校正后(这一部分工作实质上就是DRG图生产的主要部分)，通过人机交互矢量化，得到数字划线地图DLG。其主要工艺流程如图6-20所示。(2)基于影像提取法 基于影像提取法，主要是利用DOM和调绘资料，采集相关的地理要素数据，获取DLG的方法。这种方法是更新DLG的主要方法。其基本工艺流程如图6-21所示。(3)基于摄影测量矢量化方法基于摄影测量矢量化方法主要有两种，一种是解析摄影测量的方法，一种是全数字摄影测量的方法。这两种方法的区别主要在于采用的摄影测量的方法不同，在矢量采集过程中的技术流程基本相同。这里只给出全数字摄影测量方法的工艺流程(图6-22) 。,
36、数字线划地图DLG的生产与技术方法,数字线划地图DLG的生产与技术方法,数字线划地图DLG的生产与技术方法,数字高程模型DEM的生产与技术方法,数字高程模型的生产主要有两种方法:一种是以现有地形图为资料，通过地形图等高线矢量化，内插建立DEM;另一种方法是以航空或航天影像为数据源，通过全数字摄影测量方法用软件直接生成DEM 。(1)基于地形图扫描矢量化法该方法获取DEM数据的成本较低，数据质量也能够得到保证，是目前常用的方法。其基本方法就是将地形图扫描后，经过图幅定向、几何校正后，通过对等高线、高程点、水域等与地形有关的要素进行人机交互矢量化，赋以正确的高程，然后构建TIN，内插生成DEM 。
37、其主要工艺流程如图6-23所示。(2)基于全数字摄影测量法该方法获取DEM数据精度高，质量好，是获取DEM的重要手段。其基本方法是将航片影像扫描，然后经过空中二角测量、数字影像定向，建立立体模型，采集地形信息，经人机交互编辑，使用软件自动获取DEM。主要工艺流程如图6-24所示。,数字高程模型DEM的生产与技术方法,数字高程模型DEM的生产与技术方法,数字正射影像地图DOM的生产与技术方法,作为具有精确测量性能的数字正射影像地图的生产途径有两种，一种是基于立体影像匹配的数字摄影测量法;另一种是基于DEM的单片数字微分纠正方法(图6-25）。这两种方法的主要区别在于DEM的建立过程不同。数字摄影
38、测量方法是直接利用全数字摄影测量软件建立立体模型从而采集DEM(实质上与基于数字摄影测量方法获取DEM相同)，然后进行数字影像微分纠正;而单片数字微分纠正方法，则是利用已有的DEM数据，进行单片数字影像微分纠正。,数字正射影像地图DOM的生产与技术方法,数字正射影像地图DOM的生产与技术方法,解析空中二角测量(电算加密)，为纠正和测图提供了定向点或注记点(碎部点)，以及作业时所需要的仪器安置元素数据。电算加密前需取得以下各种资料:航摄质量鉴定书，涤纶片(透明正片)，图历表(卡)，野外控制、调绘像片，布点略图，各种观测计算手簿，前一工序的技术设计书等。测区中如有大的河流湖泊水网地段，还需搜集水文
39、资料。根据规范、图式和技术设计书的精度要求，分析所搜集的资料，确认是否能满足内业作业要求，再依据航空摄影资料和外业布点情况，合理选用量测仪器和平差计算程序，编制电算加密计划。解析空中二角测量、内业测图和编辑的详细技术要求可参照航空摄影测量内业规范 (GB/T 7930，GB/T 13990，GB/T 12340),考试内容5,3.5根据项日要求，确定在航空摄影测量中采用机载激光扫描、定位定向系统等技术的实施方案,机载激光雷达测量技术,机载激光雷达测量技术目前主要用于快速获取大面积二维地形数据、快速形成DEM等数字产品，特别是用于测绘森林覆盖区域和山区的真实地形图;将机载激光雷达技术作为一种新的
40、技术手段用于快速生成城市地区的数字表面模型(DTM)，进行地物自动提取，由数字地表模型生成数字高程模型。机载激光雷达测量技术是一种高新技术，该系统在高温条件工作不太理想。目前的机载激光雷达测量系统功率达，操作较复杂，可靠性较差，系统成本造价高。而摄影测量系统操作更容易，更简单，也更可靠，系统成本造价便宜。机载激光雷达测量系统中激光器的使用寿命短(主要取决于工作温度的高低)，一般的激光器的适用寿命是壹万小时，而有些系统会随着长时间的使用，其性能指标迅速下降。相反质量可靠的摄影相机能用数十年时间。目前，机载激光雷达测量系统在同时提供多光谱信息数据方面还不能同被动光学传感器相媲美。在相同的飞行高度和
41、飞行速度，且航带间的重叠宽带一样的条件下，摄影测量拍摄的区域面积是激光雷达扫描面积的2.9倍。,机载激光雷达与摄影测量比较,机载激光雷达测量技术,当然，就将来的发展而言，机载激光雷达技术具有更大的发展潜力，它是一种新技术，还有许多发展空间，特别是数据处理算法以及软件和系统的开发方面。随着用户数量的增加，其应用领域将越来越广，特别是随着激光技术的进一步发展，将促进机载激光雷达测量技术的革新。机载激光雷达测量系统同被动光学传感器以及GPS/INS系统的集成，将给整个摄影测量领域带来一场新的技术革命。,POS技术,高精度定位定向系统(Position & Orientation System，简称P
42、OS系统)是机载雷射探测与测距系统的关键，其核心思想是采用动态差分GPS(即Differential GPS)技术和惯性测量装置IMU(即Inertial Measurement Unit)直接在航测飞行中测定感测器的位置和姿态，并经过严格的数据处理，获得高精度的感测器的六个外方位兀素，从而实现无或极少地面控制的感测器定位和定向, POS系统又称GPS/IMU集成系统。随着全数字化、全自动化摄影测量的发展，作为摄影测量内业第一道工序的上述自动空中三角测量，从摄影测量软件角度讲，已是效率很高、自动化程度也很高的工序之一了，但离全自动化的目标还有一步之遥。若能利用GPS/POS数据进行POS辅助空
43、中三角测量，则其效率可望进一步提高，在有些情况下，完全可以实现POS辅助的全自动空中三角测量。,POS技术,如果将影像点坐标观测值与地面控制点坐标一道进行区域网平差，这便是经典的解析空中三角测量方法;如果将该观测值与POS数据(必要时可加入少量的地面控制点)一并进行区域网联台平差，这就形成了POS辅助空中三角测量。结果表明:1:50000比例尺航测成图可无需地面控制点和空三加密;1:50001:10000比例尺航测成图可省去地面控制，加测少量控制点参与平差，提高整体精度;1:1000和1:2000比例尺航测成图可大大减少野外像控点测量。,POS技术,综观上述自动空中三角测量作业过程，对于模型连
44、接点，利用多像影像匹配算法可高效、准确、自动地量测其影像坐标，完全取代了常规航空摄影测量中由人工逐点量测像点坐际的作业模式。但对于区域网中的地面控制点，目前还缺乏行之有效的算法来自动定位其影像，只能将数字摄影测量工作站当做光机坐标量测仪由作业员手工量测。就POS辅助空中三角测量而言，如果需要进行高精度点位测定，在区域网的四角也还需要量侧4个地面控制点;如果是进行高山区中小比例尺的航空摄影测量测图，则可考虑采用无地面控制的空中三角测量方法，此时可完全用POS摄站坐标取代地面控制点，实现真正意义上的全自动空中三角测量。,POS技术,POS系统测定的影像外方位元素任然存在较大的系统误差，因此POS数
45、据在用于航空遥感对地目标定位时，主要有两种方式:(1)集成传感器定向，它是考虑到POS系统所获取的像片外方位元素含有系统误差，将其作为带权观测值引入光束法区域网平差，以整体解求影像的定向参数和目标点的空间坐标，亦称为POS辅助空中三角测量。(2)直接传感器定向，它是在利用检校场进行POS辅助空中三角测量、精确解求POS系统误差改正参数的基础上，对所获取的像片外方位元素进行系统误差补偿，以获得高精度的像片外方位元素，再利用立体像对上同名像点的像平面坐标，按空间前方交会方法计算出相应地面点的物方空间坐标，实现直接对地目标定位。目前，POS数据主要应用在以下方面:POS辅助光束发区域网平差、基于PO
46、S的影像直接定位、POS辅助影像匹配、POS辅助核线影像生成、POS辅助变换检测等。,机载激光雷达,一部现代的机载激光扫描系统(LiDAR)可安装在飞机或直升飞机上，是一种集激光，全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术与一身的系统，如下图所示。机载激光扫描系统主要组成部分包括: 用于确定激光雷达信号发射参考点空间位置的动态差分GPS定位系统; 用于测定扫描装置的卞光轴姿态参数的惯性导航系统(IMU) ; 用于测定激光雷达信号发射参考点到地面激光脚点间距离的激光扫描仪; 成像装置，一般为CCD相机，用于记录地面实况，为后续数据处理作参考; 用于协调各传感器的运行、记录所有回波数据
47、、导航数据、扫描时间的实时检测与数据记录设备; 用于DGPs数据后处理、IMU和DGPs组合姿态确定、不同数据源观测值之间的时间同步、激光采样点的坐标计算、坐标数据的分类与特征提取、数据的融合处理、数据库的设计与竹理、数据的格式转换等数据处理软件等。,LiDAR系统工作示意图,LiDAR系统工作原理,地面激光雷达,地面激光雷达是一种集成了多种高新技术的新型测绘乎段，采用非接触式高速激光测量方式，以点云的形式获取地形及复杂物体三维表面的阵列式儿何图形数据。系统卞要包括激光测距系统和激光扫描系统，同时也集成CCD数字摄影和仪器内部校正等系统。其工作原理是:扫描仪对日标发射激光，根据激光发射和接收的
48、时间差，计算出相应被测点与扫描仪的距离，再跟据水平向和垂直向的步进角距值，即可实时计算出被测点的三维坐标，并将其送入存储设备予以记录储存，经过相应软件的简单处理，即可提供被测对象的三维儿何模型。,激光扫描仪主要性能指标,地面激光雷达作业流程,(1)作业面的划分。对于大尺度、多角度的目标点云获取，好的划分不仅可以提高作业效率，还能科学地减少设站次数，进而减少配准次数，降低点云数据的整体误差。可以直接用地面三维激光扫描仪对目标进行低分辨率的快速扫描所获取反映目标的草图作为划分依据。(2)扫描设站位置的选择。由于受仪器测程限制，布设的距离太近，测站次数增加使得配准次数增加，配准误差的传递影响整体几何
49、精度，同时影响作业效率。布设的距离太远，每个靶标的精度下降，也会影响配准精度。为了既不影响点云精度，又最大限度提高作业效率，可以选择扫描仪的最佳扫描距离作为参考进行设站。(3)靶标的布设。靶标的布设应结合实际扫描目标的空间分布情况。对于小尺度小范围目标，要保证靶标均匀分布在目标周围，使配准误差得到控制。对于大尺度大范围目标，应根据划分的作业面进行布设，保证作业面之间的有效拼接。(4)扫描参数设定。扫描参数包括扫描距离、扫描的水平和垂直间隔、重复采样次数等。,地面激光雷达作业流程,激光雷达扫描得到的点云数据往往具有数据量庞大的特点，而在数据采集过程中不可避免的会有噪声的存在，为了提高后期点云建模
50、处理效率以及精度，往往需要对点云进行预处理操作，如点云数据的配准、点云滤波、点云数据分割、点云特征提取、点云数据压缩等。,考试内容6,3.6根据项日要求，选择合适的卫星传感器影像和影像波段、分辨率、覆盖范围要点： 1)空间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率、覆盖范围 2)资源卫星、测绘卫星主要技术参数，重点SPOT, LANDSAT,资源一号,遥感影像涉及的传感设备,目前获取遥感影像常用的传感器有:航空摄影机(航摄仪)、全景摄影机、多光谱摄影机、多光谱扫描仪(Multi Spectral Scanner, MSS),专题制图仪(Thematic Mapper, TM)、反束光导摄像管(RBV ) , HRV ( High Resolution Visible range instruments)扫描仪、合成孔径侧视雷达(Side-Looking Airborne Radar, SLAB)等。常用的遥感数据有:美国陆地卫星(Landsat) TM和MSS遥感数据，法国SPOT卫星遥感数据，加拿大Radarsat雷达遥感数据。,
